Физические основы построения сверхвысокочувствительных адаптивных измерительных систем на основе динамических голограмм

• Автор: Ромашко, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 309 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Принципы построения и основные параметры адаптивных интерферометров на основе фоторефрактивных кристаллов

1.1. Принцип и особенности работы адаптивного интерферометра

1.1.1. Формирование динамической голограммы в ФРК

1.1.2. Скалярная модель двухволнового взаимодействия в ФРК

1.1.3. Адаптивный интерферометр на основе двухволнового взаимодействия в ФРК

1.1.4. Векторная модель двухволнового взаимодействия в ФРК кубической симметрии

1.1.5. Адаптивный интерферометр на основе векторного взаимодействие волн в ФРК

1.2. Параметры адаптивного интерферометра

1.2.1. Чувствительность
1.2.2. Частота отсечки
1.2.3. Оптическая мощность
1.2.4. Сравнительный анализ схем адаптивных интерферометров
1.3. Выводы по главе
2. Адаптивные измерительные системы на основе отражательных динамических диффузионных голограмм
2.1. Формирование отражательной голограммы в кубическом
фоторефрактивном кристалле
2.2. Адаптивный коррелятор на основе самосогласованной
отражательной голограммы
2.3. Адаптивный интерферометр на основе отражательной
голограммы
2.3.1. Отражательная геометрия векторного взаимодействия волн

2.3.2. Оптимальные условия взаимодействия волн в отражательной геометрии
2.3.3. Экспериментальное сравнение чувствительности адаптивного интерферометра на основе отражательной и пропускающей геометрий
2.3.4. Частота отсечки адаптивного интерферометра на основе отражательной голограммы, сформированной в кристалле СйТе
2.3.5. Поляризационный шум в адаптивном интерферометре
2.3.6. Адаптивный волоконно-оптический микрофон
2.4. Выводы по главе
3. Разработка принципов создания оптимальной фокусирующей системы для формирования максимально эффективной динамической голограммы
3.1. Физико-математическая модель фокусирующей системы
3.1.1. Условие достижения минимального расширения светового пучка в кристалле
3.1.2. Условие достижения минимального поперечного размера светового пучка
3.1.3. Условие достижения полного перекрытия световых пучков в кристалле
3.2. Экспериментальная реализация фокусирующей системы
3.3. Выводы по главе
4. Адаптивный интерферометр на основе ортогонального взаимодействия волн в ФРК
4.1. Ортогональная геометрия двухволнового взаимодействия
в ФРК кубической симметрии
4.2. Матрицы связи волн в ортогональной геометрии
4.2.1. Нормаль к плоскости векторов (&, ,к2,пк) совпадает
с направлением [001]
4.2.2. Нормаль к плоскости векторов (А, ,й2,пк) совпадает
с направлением [ 110 ]

4.2.3. Нормаль к плоскости векторов (kx,k2,hK) совпадает
с направлением [ill]
4.2.4. Оптимальные конфигурации ортогонального взаимодействия
4.3. Экспериментальное исследование работы адаптивного интерферометра на основе ортогональной геометрии
4.4. Оптимальные параметры двухволнового взаимодействия
в ортогональной геометрии
4.4.1. Поляризационные параметры
4.4.2. Материальные параметры кристалла
4.5. Поляризационно-независимый адаптивный интерферометр на основе трёхволнового ортогонального 3D-взаимодействия в кубическом ФРК
4.6. Выводы по главе
5. Многоканальные адаптивные измерительные системы
5.1. Многоканальный адаптивный интерферометр на основе отражательных диффузионных голограмм
5.1.1. Мультиплексирование отражательных голограмм в ФРК кубической симметрии
5.1.2. Перекрестные пгумы
5.1.3. Чувствительность многоканальной системы
5.2. Многоканальный адаптивный интерферометр на основе ортогональных диффузионных голограмм
5.3. Многоканальный адаптивный коррелятор на основе самосогласованных голограмм
5.4. Выводы по главе
Заключение
Приложения
Список литературы

Во введении рассматриваются современные тенденции развития адаптивных лазерных измерительных систем, определяются нерешенные в этой области проблемы, ставится задача исследований, определяется цель работы, формулируются выдвигаемые на защиту положения.
В первой главе на основе общепринятой модели и векторной теории двухволнового взаимодействия в ФРК анализируются особенности функционирования адаптивного интерферометра, рассматриваются режимы его работы, определяются основные параметры - относительный порог чувствительности, частота отсечки и общая оптическая мощность, даётся сравнительный анализ достигнутых к настоящему времени значений указанных параметров в существующих системах в сравнении с параметрами, достигнутыми в настоящей диссертационной работе.
Вторая глава посвящена разработке принципов построения адаптивных измерительных систем (коррелятора и интерферометра) на основе отражательных диффузионных динамических голограмм, формируемых в фоторефрактивном кристалле кубической симметрии. Экспериментально и теоретически исследуются особенности формирования отражательных голограмм, определяются оптимальные условия взаимодействия волн в отражательной геометрии, обеспечивающие наибольшую чувствительность адаптивного интерферометра. Приводятся результаты экспериментального сравнения чувствительности адаптивного интерферометра, построенного в пропускающей и отражательной геометрии. Исследуются шумы в адаптивном интерферометре, работающем с использованием многомодового световода, разрабатывается подход по их снижению. Приводятся результаты создания и исследования особенностей работы макета адаптивного волоконно-оптического микрофона.
В третьей главе приводятся результаты исследования сильно сфокусированных гауссовых световых пучков в фоторефрактивном кристалле. Разрабатываются принципы построения оптимальной фокусирующей системы, позволяющей обеспечить запись максимально эффективной ди-